分解炉有多种型式,其结构性能虽有差异,但要起的主要作用却是相同的:要使燃料燃烧的放热过程与生料碳酸盐分解的吸热过程在其中以悬浮态或流化态下极其迅速地进行,使入窑生料碳酸盐分解率提高,从而减轻窑的热负荷,提高窑的运转周期,提高产质量。而分解炉的温度控制对整个预分解窑系统的热力分布,热工制度的稳定至关重要。为此,作者对分解炉温度控制的有关几个问题进行讨论。??

1 分解炉温度与燃料燃烧??

分解炉的温度取决于燃料燃烧过程的放热速率与生料分解过程的吸热速率。当燃料燃烧放热速率慢,生料分解在接近平衡的条件下进行,分解炉的温度于860～920℃范围,燃料燃烧放出的热量就会迅速传递给生料,并被分解反应吸收。但是,当燃料燃烧速率大于生料分解过程的吸热速率,燃料燃烧的热量大于生料分解所需的吸热量,此时分解炉的温度就会超过平衡温度范围。??

从燃料燃烧的角度来看,分解炉内燃料的燃烧与回转窑内燃料燃烧有许多不同之处。回转窑内燃料燃烧温度比分解炉内高得多,回转窑内燃料燃烧明显是受扩散控制的,而分解炉内燃料燃烧则有所不同。由于分解炉温度远低于回转窑内燃料燃烧温度,故煤在分解炉内的燃烧时间受煤种类的影响比回转窑内的影响大得多。如广东云浮水泥厂FCB分解炉容积偏小,结构上亦存在一些问题,当使用低挥发分、高灰分的低热值煤时,还原气氛十分严重,迅速导致结皮堵塞;而采用高挥发分、低灰分的高热值煤时情况则有所改善。煤粉细度对于回转窑内的燃烧是相当敏感的,因为其是受扩散控制,即受边界层扩散时输送速率的控制;而煤粉细度对分解炉内燃烧的影响就没有在回转窑内那样敏感了。??

问题还要回到分解炉温度与燃料燃烧的关系上来。由于回转窑内燃料燃烧是受扩散控制的,增减10～20℃对于燃料的燃烧影响是甚微的。但在分解炉内则明显不同。如有的分解炉容积偏小,煤粉燃烬时间不足,以至还原气氛重,而降低分解炉的温度,减少分解炉用煤量,以图改变煤粉燃烧不完全、还原气氛的问题,但往往是事与愿违。因在不减产量的情况下,分解炉用煤减少,分解炉温度降低,煤的燃烧速度随温度降低而迅速下降,煤粉始终是燃烧不完全。适当增大分解炉的容积已成为一个发展动向。在分解炉偏小煤质差的情况下,可适当降产量,而不宜降低分解炉的温度。??

2 分解炉温度与燃料用量比例及三次风温??

分解炉与窑头燃料用量的比例对整个预分解窑系统的热力分布有着重要影响,而分解炉的燃料用量又与分解炉温度控制有关。以珠江水泥厂SLC窑为例,对此问题进行讨论。??

下表是珠江水泥厂SLC窑在双列运转,熟料产量为3840～4160t/d,在一段期间内,分解炉喂煤量所占的比例、分解炉出口温度B55T1、炉列出口废气温度B50T1、窑列出口废气温度A50T1、三次风温B56T1、废气CO含量及煤耗的统计参数。

从表中可见,该预分解窑在一定的范围内,分解炉的燃烧用量比例存在着一个最佳值。在该条件下,最佳值为约61.5%,此时其热耗最低。大于或少于此值,热耗均增加。也就是说,在一定产量范围内的某窑,分解炉喂煤量既不是越高越好,也不是越低越好。分解炉喂煤的比例与热耗的关系不是线性的,而是非线性的。有的统计得出两者的关系是线性的结论,认为窑头喂煤越多越好或分解炉喂煤越多越好,实际上是最佳值的某一侧,从而产生分解炉用燃料比例与热耗关系是线性关系的错觉而已。??

为何对于某特定的预分解窑其燃料用量比例存在一个最佳范围,高于或低于此最佳范围热耗会增加?尽管对于不同的预分解窑相应的最佳范围是不同的,但都应有类似的关联。??

当分解炉喂煤量比例增大,即窑头喂煤减少。从表中可知,尽管窑列废气温度A50T1有所降低,但炉列废气温度B50T1都明显增高,炉列的废气量比窑列的废气量大,即总的废气带走的热损失是增加的。另外,分解炉加过多的煤,使废气中CO含量增加。反之,当分解炉喂煤量比例过低,同样也会使热耗增加。窑头烧过多的煤,窑列废气温度A50T1明显上升,废气中CO含量亦增加,导致热耗增加。而且这样做还会影响回转窑耐火材料的寿命,影响安全运转的时间。??

虽然许多预分解窑并非是双系列的,但其本质是相同的。在一定的产量范围内,分解炉与窑头燃料用量比例都存在着一个最佳的范围,在此范围内就可为预分解窑的合理热力分布提供好的基础。分解炉燃料用量比例过高或过低都是不利的。??